專利名稱：用輸入信號(hào)的零交叉特性檢測(cè)相差的裝置及其鎖相環(huán)電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于檢測(cè)輸入信號(hào)的相差的一種裝置，和使用該裝置的一種鎖相環(huán)電路，特別是涉及根據(jù)從光盤型存儲(chǔ)介質(zhì)讀出信號(hào)的頻率和相位變化來(lái)檢測(cè)相差的一種裝置，和使用該裝置的鎖相環(huán)電路。本發(fā)明是基于韓國(guó)申請(qǐng)No.2001-41016，申請(qǐng)日是2001年7月9日，將其引入本文僅供參考。
背景技術(shù)：
用于向比如象CD或DVD這樣的光盤型存儲(chǔ)介質(zhì)上記錄信號(hào)，或從中再現(xiàn)出信號(hào)的系統(tǒng)通過(guò)以相同角速率旋轉(zhuǎn)的光盤型存儲(chǔ)介質(zhì)，來(lái)記錄和再現(xiàn)信號(hào)。在通過(guò)以相同的角速率旋轉(zhuǎn)來(lái)記錄和再現(xiàn)信號(hào)的系統(tǒng)中，當(dāng)讀位于光盤型存儲(chǔ)介質(zhì)半徑中心處的內(nèi)部信跡時(shí)，線速度是慢的。相反，當(dāng)讀位于外圓周范圍的外部信跡時(shí)，線速度是快的。因此，由于光盤型存儲(chǔ)介質(zhì)的內(nèi)部信跡和外部信跡的頻率變化范圍很大，所以在記錄和再現(xiàn)系統(tǒng)的接收端有必要使用一種算法，該算法能夠通過(guò)檢測(cè)接收信號(hào)的確切時(shí)鐘誤差來(lái)改善循跡功能，其中所接收的信號(hào)是從光盤型存儲(chǔ)介質(zhì)讀出的。
這種算法的一個(gè)實(shí)例是M&M(K.H.Mueller and M.Muller)方法。發(fā)表M&M方法的論文題目是“Timing recovery in digital synchronous datareceiver”(IEEE Trans.Commun.，vol.COM-14，pp.516-530，May 1976.)圖1是顯示了根據(jù)M&M方法的傳統(tǒng)鎖相環(huán)電路的結(jié)構(gòu)方框圖。
如圖1所示，鎖相環(huán)電路是一種用于檢測(cè)時(shí)鐘誤差和補(bǔ)償時(shí)鐘誤差的裝置。鎖相環(huán)電路1(在下文中，用PLL來(lái)表示)從所接收信號(hào)中檢測(cè)出時(shí)鐘誤差，并且通過(guò)補(bǔ)償時(shí)鐘誤差，使輸入時(shí)鐘和接收信號(hào)的采樣時(shí)鐘同步。時(shí)域內(nèi)的時(shí)鐘誤差和頻域內(nèi)的相差有相同的意思，因而在下文中，時(shí)鐘誤差和相差將被理解成具有相關(guān)的意思。
PLL1包括A/D轉(zhuǎn)換器10，相差檢測(cè)單元14，低通濾波器16，D/A轉(zhuǎn)換器17，和壓控振蕩器18(在下文中，用VCO表示)。A/D轉(zhuǎn)換器10把模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)。相差檢測(cè)單元14從所輸入的來(lái)自A/D轉(zhuǎn)換器10的數(shù)字信號(hào)中，檢測(cè)出相差。
低通濾波器16去除包括在檢測(cè)到的相差中的高頻噪聲。D/A轉(zhuǎn)換器17把通過(guò)低頻濾波器16的相差轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)。VCO 18根據(jù)檢測(cè)到的相差，補(bǔ)償A/D轉(zhuǎn)換器10的采樣時(shí)鐘。PLL 1包括內(nèi)插單元5，用于補(bǔ)償PLL 1的輸出特性，使之與結(jié)合了PLL1的系統(tǒng)相匹配，所述系統(tǒng)例如是光盤系統(tǒng)。
由光拾取器從光盤存儲(chǔ)介質(zhì)例如是CD或DVD的每一個(gè)信跡讀取出的信號(hào)被連續(xù)地輸入到PLL 1的A/D10轉(zhuǎn)換器中，所述光拾取器用于再現(xiàn)來(lái)自光盤型存儲(chǔ)介質(zhì)中的信號(hào)。A/D轉(zhuǎn)換器10把從光學(xué)傳感器輸入的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)。
相差檢測(cè)單元14連續(xù)接收來(lái)自A/D轉(zhuǎn)換器10的數(shù)字信號(hào)，并且通過(guò)下面所描述的方法來(lái)獲得時(shí)鐘誤差。將通過(guò)相差檢測(cè)單元14而獲得的時(shí)鐘誤差輸入到低通濾波器16。低通濾波器16從接收的時(shí)鐘誤差中去除高頻噪聲，并且把濾波后的響應(yīng)輸入到D/A轉(zhuǎn)換器17。
D/A轉(zhuǎn)換器17把已經(jīng)去除噪聲的的相差信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)。VCO 18按照相差信號(hào)來(lái)移相，以便補(bǔ)償接收信號(hào)的時(shí)鐘誤差。在通過(guò)移相而得到補(bǔ)償?shù)牟蓸訒r(shí)鐘之下，A/D轉(zhuǎn)換器10把接收的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)。內(nèi)插單元5接收根據(jù)經(jīng)過(guò)補(bǔ)償?shù)牟蓸訒r(shí)鐘信號(hào)所轉(zhuǎn)換的數(shù)字信號(hào)，并輸出受控信號(hào)，以便與光盤系統(tǒng)相匹配。
根據(jù)所描述的M&M算法，時(shí)鐘誤差是通過(guò)數(shù)學(xué)表達(dá)式1來(lái)檢測(cè)出的。
Zk＝0.5(Xkak-1-Xk-1ak)圖2是顯示了上述表達(dá)式結(jié)果的方框圖。參見(jiàn)圖2，相差檢測(cè)單元14包括量化單元142，一對(duì)緩沖器141和143，兩個(gè)乘法器144和145，減法器146，和放大器147。
緩沖器141接收來(lái)自A/D轉(zhuǎn)換器10的數(shù)字信號(hào)，并存儲(chǔ)該數(shù)字信號(hào)。數(shù)字信號(hào)Xk-1輸入之后，如果輸入新的數(shù)字信號(hào)Xk，則數(shù)字信號(hào)Xk-1被存儲(chǔ)在緩沖器141中。
量化單元142接收來(lái)自A/D轉(zhuǎn)換器10的新的數(shù)字信號(hào)Xk，并輸出值ak到緩沖器143，其中值ak具有與數(shù)字信號(hào)值一致的兩個(gè)量化值+1或-1。此時(shí)，根據(jù)數(shù)字信號(hào)Xk-1，量化單元142輸出的值ak-1被存儲(chǔ)在緩沖器143中。乘法器144基于新的數(shù)值信號(hào)Xk，接收緩沖器141的輸出值Xk-1，和量化單元142的輸出值ak。
乘法器145接收A/D轉(zhuǎn)換器10的新的輸出值Xk和緩沖器143的輸出值ak。減法器146通過(guò)接收乘法器144和145的值來(lái)獲得時(shí)鐘誤差。放大器147把獲得的時(shí)鐘值乘以系數(shù)1/2。
圖3表示圖2中的相差檢測(cè)單元14的特性圖。參見(jiàn)圖3，一條點(diǎn)線“A”表示時(shí)鐘函數(shù)值的理想分布圖。線越直，利用時(shí)鐘函數(shù)值檢測(cè)出時(shí)鐘誤差的可能性越大。
然而，傳統(tǒng)時(shí)鐘函數(shù)值用S型實(shí)線“R”來(lái)表示。換句話說(shuō)，傳統(tǒng)時(shí)鐘函數(shù)值并不滿足線性特性。用于檢測(cè)時(shí)鐘誤差的傳統(tǒng)裝置對(duì)于每一個(gè)采樣時(shí)鐘檢測(cè)一次時(shí)鐘誤差。
此外，如圖8所示，當(dāng)使用用于檢測(cè)時(shí)鐘誤差的傳統(tǒng)裝置，在跟蹤相差時(shí)，在穩(wěn)態(tài)噪聲產(chǎn)生大的分散值。換句話說(shuō)，如果噪聲大，在真實(shí)的誤差值附近發(fā)生誤差的可能性也高。
另外，如圖9所示，當(dāng)使用用于檢測(cè)時(shí)鐘誤差的傳統(tǒng)裝置，在跟蹤時(shí)鐘誤差時(shí)，普通抖動(dòng)值是大的。因此，當(dāng)多電平的信號(hào)在基帶中傳輸時(shí)，用于檢測(cè)時(shí)鐘誤差的傳統(tǒng)裝置的性能就得不到保證。同時(shí)，當(dāng)信噪比很低時(shí)，性能也同樣得不到保證。
此外，CD和DVD系統(tǒng)使用有限游程碼信號(hào)，此信號(hào)是零交叉偏移信號(hào)。信號(hào)是不規(guī)則和具有多電平的。然而，當(dāng)使用用于檢測(cè)時(shí)鐘誤差的傳統(tǒng)裝置時(shí)，時(shí)鐘誤差值顯示在每一個(gè)采樣時(shí)鐘當(dāng)中。因此，就存在這樣一個(gè)問(wèn)題根據(jù)SNR(信噪比)的影響，數(shù)據(jù)采樣值的分散值顯示出一個(gè)相當(dāng)大的變化值，如圖8中的線B1，B2，和B3所示。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明已經(jīng)被用于克服上述問(wèn)題。因此，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種用于檢測(cè)相差的裝置，和提供一種使用該裝置的鎖相環(huán)電路；即使當(dāng)輸入信號(hào)有多電平，并且使用不規(guī)則的零交叉，此裝置也能夠確保預(yù)定的功能。
上述發(fā)明的目的是通過(guò)提供一種用于檢測(cè)相差的裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)的，該裝置包括零交叉檢測(cè)單元，用于檢測(cè)連續(xù)輸入的數(shù)字信號(hào)的零交叉；開(kāi)關(guān)單元，用于當(dāng)零交叉檢測(cè)單元檢測(cè)到零交叉時(shí)，傳輸連續(xù)的數(shù)字輸入信號(hào)；和誤差計(jì)算單元，用于獲得并輸出從開(kāi)關(guān)單元輸入的當(dāng)前信號(hào)的時(shí)鐘和用于當(dāng)前信號(hào)的前一個(gè)信號(hào)的輸入時(shí)鐘之間的時(shí)鐘誤差。
此外，上述發(fā)明的目的是通過(guò)提供一種鎖相環(huán)電路來(lái)實(shí)現(xiàn)的，該電路包括A/D轉(zhuǎn)換器，該A/D轉(zhuǎn)換器用來(lái)把連續(xù)的輸入的信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)；相差檢測(cè)單元，用于檢測(cè)連續(xù)輸入的來(lái)自A/D轉(zhuǎn)換器的數(shù)字信號(hào)的零交叉，并用于從與零交叉相應(yīng)的信號(hào)中檢測(cè)出時(shí)鐘誤差；誤差校正單元，用于校正與已經(jīng)輸入的來(lái)自相差檢測(cè)單元的時(shí)鐘誤差相對(duì)應(yīng)的A/D轉(zhuǎn)換器的采樣時(shí)鐘。
鎖相環(huán)電路還包括內(nèi)插單元，用于在采樣時(shí)鐘被校正以后，輸出從A/D轉(zhuǎn)換器輸出的信號(hào)的平均值。
根據(jù)上述鎖相環(huán)電路，只有當(dāng)零交叉被檢測(cè)出來(lái)，才計(jì)算出相差。因此，即使當(dāng)輸入信號(hào)是含有多電平的信號(hào)和有不規(guī)則零交叉，也能夠確保預(yù)定的功能。


要更透徹地理解本發(fā)明所具有的上述目的和特征，可結(jié)合附圖閱讀對(duì)本發(fā)明的最佳實(shí)施例的描述，其中圖1表示傳統(tǒng)鎖相環(huán)電路的結(jié)構(gòu)方框圖；圖2表示圖1中的相差檢測(cè)單元的結(jié)構(gòu)的更詳細(xì)的方框圖；圖3表示圖2相差檢測(cè)單元的特性圖；圖4表示根據(jù)本發(fā)明最佳實(shí)施例的鎖相環(huán)電路的結(jié)構(gòu)的方框圖；圖5表示圖4中的相差檢測(cè)單元的結(jié)構(gòu)的更詳細(xì)的方框圖；圖6表示圖4中的零交叉檢測(cè)單元的操作圖；圖7表示傳統(tǒng)相差檢測(cè)單元與本發(fā)明最佳實(shí)施例中的相差檢測(cè)單元的輸出平均值性能比較結(jié)果圖；圖8表示傳統(tǒng)相差檢測(cè)方法與本發(fā)明最佳實(shí)施例中的相差檢測(cè)方法的輸出分散性能比較結(jié)果圖；圖9表示傳統(tǒng)相差檢測(cè)方法與本發(fā)明最佳實(shí)施例中的相差檢測(cè)方法的普通抖動(dòng)性能比較結(jié)果圖。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)在，結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的最佳實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)的描述。
圖4表示根據(jù)本發(fā)明最佳實(shí)施例的鎖相環(huán)電路的結(jié)構(gòu)的方框圖。
參見(jiàn)圖4，用來(lái)檢測(cè)和校正時(shí)鐘誤差的鎖相環(huán)電路100包括A/D轉(zhuǎn)換器110，相差檢測(cè)單元120，誤差校正單元130，和內(nèi)插單元150。A/D轉(zhuǎn)換器110把連續(xù)輸入的信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)。相差檢測(cè)單元120包括零交叉檢測(cè)單元124，開(kāi)關(guān)單元126，和誤差計(jì)算單元128。
相差檢測(cè)單元120用于檢測(cè)連續(xù)輸入的來(lái)自A/D轉(zhuǎn)換器110的數(shù)字信號(hào)的零交叉，并用于從與零交叉相應(yīng)的信號(hào)中檢測(cè)出時(shí)鐘誤差。
誤差校正單元130包括環(huán)形濾波器132、D/A轉(zhuǎn)換器134、和VCO 136。誤差校正單元130是用壓控振蕩器(VCO)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，這個(gè)壓控振蕩器是用來(lái)產(chǎn)生同步信號(hào)的時(shí)鐘發(fā)生器。環(huán)形濾波器132用來(lái)從相差信號(hào)中除去含有高頻波的噪聲，因而可以使用低通濾波器。
D/A轉(zhuǎn)換器134用來(lái)把已經(jīng)去除噪聲的相差信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)。在時(shí)鐘誤差信號(hào)通過(guò)環(huán)形濾波器后，VCO 136通過(guò)將相位移動(dòng)相應(yīng)于所輸入的、來(lái)自于相差檢測(cè)單元120的該時(shí)鐘誤差，來(lái)校正A/D轉(zhuǎn)換器110的采樣時(shí)鐘。
當(dāng)采樣時(shí)鐘根據(jù)由VCO 136移相而得的相移量獲得校正時(shí)，A/D轉(zhuǎn)換器110把接收的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)。內(nèi)插單元150接收根據(jù)校正了的采樣時(shí)鐘來(lái)轉(zhuǎn)換的數(shù)字信號(hào)，并且輸出受控信號(hào)，以便與光盤系統(tǒng)匹配。內(nèi)插單元150輸出從已經(jīng)校正了采樣時(shí)鐘的A/D轉(zhuǎn)換器110輸出的數(shù)字信號(hào)的平均值。
在本發(fā)明的最佳實(shí)施例中，已經(jīng)描述過(guò)內(nèi)插單元150包括在鎖相環(huán)電路100中。然而，本發(fā)明不僅僅局限于這一最佳實(shí)施例，而是有許多不同的應(yīng)用。換句話說(shuō)，內(nèi)插單元150可以作為應(yīng)用了鎖相環(huán)電路100的系統(tǒng)的構(gòu)成單元，上述系統(tǒng)例如是與高速光盤匹配的高速光盤系統(tǒng)。
圖5表示圖4中的相差檢測(cè)單元的結(jié)構(gòu)的詳細(xì)方框圖。
參見(jiàn)圖5，根據(jù)本發(fā)明的相差檢測(cè)單元120包括緩沖器122、零交叉檢測(cè)單元124、開(kāi)關(guān)單元126、和誤差計(jì)算單元128。緩沖器122存儲(chǔ)連續(xù)輸入的、來(lái)自A/D轉(zhuǎn)換器110的數(shù)字信號(hào)。
零交叉檢測(cè)單元124由異或門組成，該零交叉檢測(cè)單元用來(lái)檢測(cè)兩個(gè)符號(hào)位之間是否產(chǎn)生零交叉，其中一個(gè)符號(hào)位，例如是連續(xù)輸入的、來(lái)自A/D轉(zhuǎn)換器110的數(shù)字信號(hào)的最高有效位(MSB)，另一個(gè)符號(hào)位，例如是從緩沖器122連續(xù)輸出的數(shù)字信號(hào)的最高有效位(MSB)。
開(kāi)關(guān)單元126包括第一開(kāi)關(guān)126a和第二開(kāi)關(guān)126b，用來(lái)傳輸所輸入的、來(lái)自A/D轉(zhuǎn)換器110的信號(hào)，并且只有當(dāng)零交叉檢測(cè)信號(hào)從零交叉檢測(cè)單元124輸入時(shí)，第一開(kāi)關(guān)126a和第二開(kāi)關(guān)126b才導(dǎo)通。誤差計(jì)算單元128用于獲得并輸出從開(kāi)關(guān)單元126輸入的當(dāng)前信號(hào)的輸入時(shí)鐘和前一個(gè)信號(hào)的輸入時(shí)鐘之間的時(shí)鐘誤差。
誤差計(jì)算單元128包括中繼單元128A，此中繼單元與開(kāi)關(guān)單元126的第一開(kāi)關(guān)126a和第二開(kāi)關(guān)126b串行連接。中繼單元128A用來(lái)連續(xù)存儲(chǔ)與零交叉檢測(cè)單元124的輸出信號(hào)一致的連續(xù)輸入的數(shù)字信號(hào)。在本發(fā)明的最佳實(shí)施例中，中繼單元128A包括第一緩沖器128a和第二緩沖器128d。量化單元128c與第一緩沖器128a的輸出端相連接，此量化單元128c用于對(duì)從第一緩沖器128a連續(xù)輸出的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行雙值量化。計(jì)算單元128B與量化單元128c的輸出端和第二緩沖器128d的輸出端相連接。
計(jì)算單元128B包括第一加法器128b、第二加法器128e、第三加法器128f、乘法器128g、和放大器128h。第一加法器128b計(jì)算從第一緩沖器128a輸入的數(shù)字信號(hào)和經(jīng)過(guò)第一開(kāi)關(guān)126a輸入的數(shù)字信號(hào)之間的差值。第二加法器128e計(jì)算從第二緩沖器128d輸入的數(shù)字信號(hào)和經(jīng)過(guò)第二開(kāi)關(guān)126b輸入的數(shù)字信號(hào)之間的差值。第三加法器128f把第一加法器128b的輸出信號(hào)和第二加法器128e的輸出信號(hào)相加。乘法器128g把量化單元128c的輸出信號(hào)和第三加法器128f的輸出信號(hào)相乘。放大器128h根據(jù)預(yù)定的標(biāo)準(zhǔn)把乘法器128g的輸出信號(hào)放大。
在本發(fā)明的最佳實(shí)施例中，放大器128h把乘法器128g的輸出信號(hào)放大四分之一，以便估計(jì)依據(jù)本發(fā)明的最佳實(shí)施例的鎖相環(huán)電路100的性能，以及估計(jì)依據(jù)傳統(tǒng)鎖相環(huán)電路1的性能。然而，本發(fā)明并不僅限于上述例子，還可以有許多的應(yīng)用。
為了簡(jiǎn)單的描述本發(fā)明最佳實(shí)施例的鎖相環(huán)電路100的操作過(guò)程，讓我們假定以下的內(nèi)容。從上述A/D轉(zhuǎn)換器110輸出的前一個(gè)數(shù)字信號(hào)D2和當(dāng)前數(shù)字信號(hào)D1連續(xù)輸入到相差檢測(cè)單元120。而且，零交叉檢測(cè)單元124在當(dāng)前信號(hào)D1和前一個(gè)信號(hào)D2之間檢測(cè)到第k次零交叉。
當(dāng)從A/D轉(zhuǎn)換器110輸出的數(shù)字信號(hào)的采樣值以6比特表示時(shí)，6比特?cái)?shù)字信號(hào)的最高有效為是符號(hào)位，而剩下的5比特是數(shù)據(jù)位。因此，更可取的情況是零交叉檢測(cè)單元124是把符號(hào)位作為輸入信號(hào)的異或門。參見(jiàn)圖6，零交叉是在第(k-1)次定時(shí)tk-1和第(k)次定時(shí)tk時(shí)產(chǎn)生的。
當(dāng)檢測(cè)第(k)次零交叉，零交叉檢測(cè)單元124驅(qū)動(dòng)開(kāi)關(guān)單元126的每一個(gè)開(kāi)關(guān)。由于驅(qū)動(dòng)了開(kāi)關(guān)單元126的開(kāi)關(guān)，所以在檢測(cè)第(k)次零交叉的情況下，當(dāng)前信號(hào)D1k被輸入到第一緩沖器128a和第一加法器128b中。另外，在檢測(cè)第(k)次零交叉的情況下，前一個(gè)信號(hào)D2k被輸入到第二緩沖器128d和第二加法器128e中。
第一加法器128b獲取與檢測(cè)到的第(k)次零交叉一致的當(dāng)前信號(hào)D1k和當(dāng)檢測(cè)第(k-1)次零交叉時(shí)，存儲(chǔ)在緩沖器128a中的與第(k-1)次零交叉一致的數(shù)字信號(hào)D1k-1之間的差值。上述差值可用數(shù)學(xué)表達(dá)式表示如下。
X1k＝D1k-D1k-1第二加法器128e獲取與檢測(cè)到的第(k)次零交叉一致的前一個(gè)信號(hào)D2k和當(dāng)檢測(cè)第(k-1)次零交叉時(shí)，存儲(chǔ)在第二緩沖器128d中的與第(k-1)次零交叉一致的數(shù)字信號(hào)D2k-1之間的差值。
X2k＝D2k-D2k-1第三加法器128f把第一加法器128b的輸出信號(hào)X1k和第二加法器128e的輸出信號(hào)X2k的和輸出給乘法器128g。另一方面，當(dāng)檢測(cè)出第(k-1)次零交叉時(shí)，量化單元128c輸出對(duì)存儲(chǔ)在第一緩沖器128a中的數(shù)字信號(hào)D1k-1進(jìn)行雙值量化的值。乘法器128g將第三加法器128f的輸出信號(hào)和量化單元128c的輸出信號(hào)相乘。放大器128h輸出乘法器128g的增益作為時(shí)鐘誤差Zk。
Zk＝1/4×ak-1(X1k+X2k)＝1/4×ak-1(D1k+D2k-D1k-1-D2k-1)當(dāng)計(jì)算時(shí)鐘誤差Zk時(shí)，放大器128h的增益是1/4。放大器128h的增益是1/4的原因是為了簡(jiǎn)單地證明將傳統(tǒng)鎖相環(huán)電路1的相差檢測(cè)單元14和根據(jù)本發(fā)明的鎖相環(huán)電路100的相差檢測(cè)單元120進(jìn)行比較在性能上的不同。換句話說(shuō)，放大器128h的增益是根據(jù)使傳統(tǒng)相差檢測(cè)單元14的輸出值和依據(jù)本發(fā)明的相差檢測(cè)單元140的輸出值相同，但不影響整個(gè)鎖相環(huán)電路的增益來(lái)進(jìn)行選擇的。
從誤差計(jì)算單元128輸出的時(shí)鐘誤差Zk輸入到鎖相環(huán)電路100的環(huán)形濾波器132。環(huán)形濾波器132去除包括在時(shí)鐘誤差Zk中的高頻噪聲，并且執(zhí)行更加準(zhǔn)確的相差跟蹤。
通過(guò)環(huán)形濾波器132的時(shí)鐘誤差Zk輸入到D/A轉(zhuǎn)換器134，并轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)。轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)的時(shí)鐘誤差Zk輸入到VCO 136。VCO 136接收來(lái)自誤差計(jì)算單元128的時(shí)鐘誤差Zk，并且通過(guò)移相從而校正A/D轉(zhuǎn)換器的時(shí)鐘誤差Zk，該移相的相移值與時(shí)鐘誤差Zk的值相同。
在本發(fā)明中，相差檢測(cè)單元是位于鎖相環(huán)電路內(nèi)部實(shí)現(xiàn)的，并且也是這樣描述的。然而，相差檢測(cè)單元可以是作為一個(gè)單獨(dú)的裝置構(gòu)成的。作為一個(gè)單獨(dú)的裝置構(gòu)成的相差檢測(cè)單元可以用于用來(lái)檢測(cè)相差的其它系統(tǒng)領(lǐng)域，而不僅僅是用于鎖相環(huán)電路。比如，依據(jù)本發(fā)明的鎖相環(huán)電路可以用于再現(xiàn)單元，此再現(xiàn)單元用于再現(xiàn)記錄在硬盤上的記錄信號(hào)或者是再現(xiàn)在使用RLL(有限游程)碼的通信系統(tǒng)的接收端的記錄信號(hào)。
此外，在本發(fā)明的最佳實(shí)施例中，鎖相環(huán)電路是由模擬電路和數(shù)字電路混合構(gòu)成的，但是鎖相環(huán)電路也能簡(jiǎn)單的僅僅由數(shù)字電路構(gòu)成。比如，當(dāng)鎖相環(huán)電路作為數(shù)字電路來(lái)實(shí)現(xiàn)的時(shí)候，A/D轉(zhuǎn)換器110按照通過(guò)晶體而振蕩的時(shí)鐘把輸入的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)。A/D轉(zhuǎn)換器110的輸出被輸入到數(shù)字內(nèi)插器。相差檢測(cè)單元120從數(shù)字內(nèi)插器中的信號(hào)檢測(cè)相差。檢測(cè)到的相差通過(guò)作為低通數(shù)字濾波器的環(huán)形濾波器后，返回到數(shù)字內(nèi)插器。低通數(shù)字濾波器從檢測(cè)到的相差中除去高頻噪聲。數(shù)字內(nèi)插器輸出上述相差校正信號(hào)。
參考圖7至9，以下將對(duì)根據(jù)本發(fā)明的用于檢測(cè)時(shí)鐘誤差的設(shè)備和傳統(tǒng)的用于檢測(cè)時(shí)鐘誤差的裝置的性能作比較。
在圖7中，實(shí)線，長(zhǎng)點(diǎn)線，和短點(diǎn)線表示信噪比在25dB，20dB，和15dB情況下，用于檢測(cè)時(shí)鐘誤差的傳統(tǒng)裝置的各自的輸出平均值。另一方面，□，○，和☆表示信噪比在25dB，20dB，和15dB情況下，本發(fā)明最佳實(shí)施例中檢測(cè)時(shí)鐘誤差的裝置的各自的輸出平均值。如圖7所述，用于檢測(cè)時(shí)鐘誤差的傳統(tǒng)裝置的輸出平均值和本發(fā)明最佳實(shí)施例中用于檢測(cè)時(shí)鐘誤差的裝置的輸出平均值非常相似。
在圖8中，實(shí)線，長(zhǎng)點(diǎn)線，和短點(diǎn)線表示信噪比在25dB，20dB，和15dB情況下，用于檢測(cè)時(shí)鐘誤差的傳統(tǒng)裝置的各自的輸出分散值。另一方面，在一點(diǎn)鏈線中的□，在二點(diǎn)鏈線中的○，和在三點(diǎn)鏈線中的☆分別表示信噪比在25dB，20dB，和15dB情況下，本發(fā)明最佳實(shí)施例中檢測(cè)時(shí)鐘誤差的裝置的輸出分散值。如圖8所示，用于檢測(cè)時(shí)鐘誤差的傳統(tǒng)裝置的輸出分散值高于9，輸出分散(9-16)的分布范圍非常廣。另一方面，根據(jù)本發(fā)明的用于檢測(cè)時(shí)鐘誤差的裝置的輸出分散值低于5，其輸出分散(0-4)的分布范圍是傳統(tǒng)裝置的1/4。
在圖9中，直線上的□代表傳統(tǒng)的環(huán)路抖動(dòng)，在一點(diǎn)鏈線上的X代表本發(fā)明的環(huán)路抖動(dòng)。如圖9所示，傳統(tǒng)的環(huán)路抖動(dòng)比本發(fā)明的環(huán)路抖動(dòng)有更高的值。而且，傳統(tǒng)的環(huán)路抖動(dòng)即使在信噪比增加時(shí)仍是恒定的環(huán)路抖動(dòng)值，但是根據(jù)本發(fā)明的環(huán)路抖動(dòng)有這樣一個(gè)特性，當(dāng)信噪比增加時(shí)，環(huán)路抖動(dòng)值減小。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明，只有當(dāng)檢測(cè)出零交叉，時(shí)鐘誤差才被檢測(cè)出。因此，用于檢測(cè)時(shí)鐘誤差的傳統(tǒng)裝置的輸出平均值特性與根據(jù)本發(fā)明的用于檢測(cè)時(shí)鐘誤差的裝置的輸出平均值特性非常相似。但是，用于檢測(cè)時(shí)鐘誤差的傳統(tǒng)裝置的輸出分散值高于9，并且輸出分散的范圍分布非常廣為9到16。同時(shí)，本發(fā)明的用于檢測(cè)時(shí)鐘誤差的裝置的分散輸出值低于5，并且輸出分散的范圍是傳統(tǒng)裝置的1/4為0到4。換句話說(shuō)，對(duì)于用于根據(jù)信噪比來(lái)檢測(cè)時(shí)鐘誤差的裝置的輸出分散的減小有一定的影響。
另外，雖然傳統(tǒng)的環(huán)路抖動(dòng)即便在信噪比增加時(shí)仍具有一個(gè)恒定的環(huán)路抖動(dòng)值，但是根據(jù)本發(fā)明，環(huán)路抖動(dòng)值會(huì)隨著信噪比的增加而減小。因此，即使信噪比增加，當(dāng)使用傳統(tǒng)的鎖相環(huán)，由于抖動(dòng)的影響，會(huì)產(chǎn)生一種有害的噪聲，比如在從光盤型記錄介質(zhì)中再現(xiàn)的音頻信號(hào)中產(chǎn)生有某種強(qiáng)度和形式的滴答聲。然而，如果使用根據(jù)本發(fā)明的鎖相環(huán)，則由于信噪比很高，抖動(dòng)的影響就會(huì)減小，因而，有顯著減少?gòu)墓獗P型記錄介質(zhì)中再現(xiàn)的音頻信號(hào)的聲音惡化的作用。
到目前為止，已經(jīng)闡明和描述完了本發(fā)明的最佳實(shí)施例。然而，本發(fā)明并不局限于這里所說(shuō)明的最佳實(shí)施例，并且本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以在不脫離附加的權(quán)利要求書中所聲明的本發(fā)明的精神和范圍的情況下，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行更改。
權(quán)利要求
1.一種鎖相環(huán)電路，包括A/D轉(zhuǎn)換器，用于把連續(xù)輸入的信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)；相差檢測(cè)單元，用于檢測(cè)數(shù)字信號(hào)的零交叉，和檢測(cè)來(lái)自與零交叉相對(duì)應(yīng)的數(shù)字信號(hào)的時(shí)鐘誤差；和誤差校正單元，用于校正與時(shí)鐘誤差相對(duì)應(yīng)的A/D轉(zhuǎn)換器的采樣時(shí)鐘。
2.如權(quán)利要求1所述的鎖相環(huán)電路，其中相差檢測(cè)單元包括零交叉檢測(cè)單元，用于檢測(cè)連續(xù)輸入的、來(lái)自A/D轉(zhuǎn)換器的數(shù)字信號(hào)的零交叉；開(kāi)關(guān)單元，用于在從零交叉檢測(cè)單元輸入零交叉檢測(cè)信號(hào)時(shí)，傳輸所輸入的、來(lái)自A/D轉(zhuǎn)換器的數(shù)字信號(hào)；以及誤差計(jì)算單元，用于獲得并輸出從開(kāi)關(guān)單元輸入的當(dāng)前數(shù)字信號(hào)的輸入時(shí)鐘和當(dāng)前數(shù)字信號(hào)的前一個(gè)數(shù)字信號(hào)的輸入時(shí)鐘之間的時(shí)鐘誤差。
3.如權(quán)利要求2所述的鎖相環(huán)電路，其中零交叉檢測(cè)單元檢測(cè)連續(xù)輸入的、來(lái)自A/D轉(zhuǎn)換器的數(shù)字信號(hào)的符號(hào)位的零交叉。
4.如權(quán)利要求3所述的鎖相環(huán)電路，其中誤差計(jì)算單元包括緩沖單元，用于相應(yīng)于所輸入的、來(lái)自開(kāi)關(guān)單元的零交叉，存儲(chǔ)當(dāng)前數(shù)字信號(hào)和前一個(gè)數(shù)字信號(hào)；量化單元，用于通過(guò)判斷當(dāng)前數(shù)字信號(hào)的符號(hào)來(lái)決定相差的方向；和計(jì)算單元，用于從緩沖單元和量化單元的輸出信號(hào)中計(jì)算出誤差。
5.如權(quán)利要求4所述的鎖相環(huán)電路，其中計(jì)算單元根據(jù)Zk＝Bak-1(D1k+D2k-D1k-1-D2k-1)而獲得時(shí)鐘誤差，并且其中Zk是時(shí)鐘誤差，B是增益，D1k是產(chǎn)生了第(k)次零交叉的當(dāng)前數(shù)字信號(hào)，D2k是產(chǎn)生了第(k)次零交叉的前一個(gè)數(shù)字信號(hào)，ak-1是產(chǎn)生了第(k-1)次零交叉的前一個(gè)數(shù)字信號(hào)的2級(jí)電平的量化值，并且k是1，2，3，4，5，6，7，…，n，…(n自然數(shù))。
6.如權(quán)利要求2所述的鎖相環(huán)電路，其中誤差計(jì)算單元包括緩沖單元，用于相應(yīng)于所輸入的、來(lái)自開(kāi)關(guān)單元的零交叉，存儲(chǔ)當(dāng)前數(shù)字信號(hào)和前一個(gè)數(shù)字信號(hào)；量化單元，用于通過(guò)判斷當(dāng)前數(shù)字信號(hào)的符號(hào)來(lái)決定相差的方向；和計(jì)算單元，用于從緩沖單元和量化單元輸出的信號(hào)中計(jì)算出誤差。
7.如權(quán)利要求6所述的鎖相環(huán)電路，其中計(jì)算單元根據(jù)Zk＝Bak-1(D1k+D2k-D1k-1-D2k-1)而獲得時(shí)鐘誤差，并且Zk是時(shí)鐘誤差，B是增益，D1k是產(chǎn)生了第(k)次零交叉的當(dāng)前數(shù)字信號(hào)，D2k是產(chǎn)生了第(k)次零交叉的前一個(gè)數(shù)字信號(hào)，ak-1是產(chǎn)生了第(k-1)次零交叉的前一個(gè)數(shù)字信號(hào)的2級(jí)電平的量化值，k是1，2，3，4，5，6，7，…，n，…(n自然數(shù))。
8.如權(quán)利要求1所述的鎖相環(huán)電路，還包括內(nèi)插單元，用于當(dāng)采樣時(shí)鐘被校正以后，輸出從A/D轉(zhuǎn)換器輸出信號(hào)的平均值。
9.一種用于檢測(cè)相差的裝置，包括零交叉檢測(cè)單元，用于對(duì)連續(xù)輸入的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行零交叉檢測(cè)；開(kāi)關(guān)單元，用于當(dāng)零交叉檢測(cè)單元檢測(cè)出零交叉狀態(tài)時(shí)，傳輸輸入的數(shù)字信號(hào)；和誤差計(jì)算單元，用于獲得并輸出從開(kāi)關(guān)單元輸入的當(dāng)前數(shù)字信號(hào)的輸入時(shí)鐘和當(dāng)前數(shù)字信號(hào)的前一個(gè)數(shù)字信號(hào)的輸入時(shí)鐘之間的時(shí)鐘誤差。
10.如權(quán)利要求9所述的用于檢測(cè)相差的裝置，其中零交叉檢測(cè)單元從連續(xù)輸入的數(shù)字信號(hào)的符號(hào)位中檢測(cè)零交叉狀態(tài)。
11.如權(quán)利要求10所述的用于檢測(cè)相差的裝置，其中零交叉檢測(cè)單元通過(guò)使用連續(xù)輸入的數(shù)字信號(hào)的符號(hào)位的異或來(lái)檢測(cè)零交叉。
12.如權(quán)利要求11所述的用于檢測(cè)相差的裝置，其中誤差計(jì)算單元包括中繼單元，用于相應(yīng)于通過(guò)開(kāi)關(guān)單元輸入的零交叉，存儲(chǔ)當(dāng)前數(shù)字信號(hào)和前一個(gè)數(shù)字信號(hào)；量化單元，用于通過(guò)判斷當(dāng)前數(shù)字信號(hào)的符號(hào)來(lái)決定相差的方向；和計(jì)算單元，用于從中繼單元和量化單元輸出的信號(hào)中計(jì)算出輸入時(shí)鐘誤差。
13.如權(quán)利要求12所述的用于檢測(cè)相差的裝置，其中計(jì)算單元根據(jù)Zk＝Bak-1(D1k+D2k-D1k-1-D2k-1)而獲得時(shí)鐘誤差，并且Zk是時(shí)鐘誤差，B是增益，D1k是產(chǎn)生了第(k)次零交叉的當(dāng)前數(shù)字信號(hào)，D2k是產(chǎn)生了第(k)次零交叉的前一個(gè)數(shù)字信號(hào)，ak-1是產(chǎn)生了第(k-1)次零交叉的前一個(gè)數(shù)字信號(hào)的2級(jí)電平的量化值，k是1，2，3，4，5，6，7，…，n，…(n自然數(shù))。
14.如權(quán)利要求9所述的用于檢測(cè)相差的裝置，其中誤差計(jì)算單元包括中繼單元，用于相應(yīng)于從開(kāi)關(guān)單元輸入的零交叉，存儲(chǔ)當(dāng)前數(shù)字信號(hào)和前一個(gè)數(shù)字信號(hào)；量化單元，用于通過(guò)判斷當(dāng)前數(shù)字信號(hào)的符號(hào)來(lái)決定相差的方向；和計(jì)算單元，用于從中繼單元和量化單元的輸出信號(hào)中計(jì)算出輸入時(shí)鐘誤差。
15.如權(quán)利要求14所述的用于檢測(cè)相差的裝置，其中計(jì)算單元根據(jù)Zk＝Bak-1(D1k+D2k-D1k-1-D2k-1)而獲得時(shí)鐘誤差，其中Zk是時(shí)鐘誤差，B是增益，D1k是產(chǎn)生了第(k)次零交叉的當(dāng)前數(shù)字信號(hào)，D2k是產(chǎn)生了第(k)次零交叉的前一個(gè)數(shù)字信號(hào)，ak-1是產(chǎn)生了第(k-1)次零交叉的前一個(gè)數(shù)字信號(hào)的量化值，并且k是1，2，3，4，5，6，7，…，n，…(n自然數(shù))。
全文摘要
用于利用不規(guī)則的零交叉偏移來(lái)檢測(cè)諸如象CD或DVD這樣的、具有多電平輸入信號(hào)的系統(tǒng)的相差的裝置，以及使用該裝置的鎖相環(huán)。A/D轉(zhuǎn)換器對(duì)從CD或DVD讀出的信號(hào)執(zhí)行數(shù)字化。相差檢測(cè)單元檢測(cè)連續(xù)輸入的、來(lái)自A/D轉(zhuǎn)換器的數(shù)字信號(hào)的零交叉，和檢測(cè)來(lái)自與檢測(cè)到的零交叉相對(duì)應(yīng)的信號(hào)的時(shí)鐘誤差。誤差校正單元，通過(guò)執(zhí)行移相，來(lái)校正A/D轉(zhuǎn)換器的采樣時(shí)鐘誤差，其中所述相移量與所輸入的、來(lái)自相差檢測(cè)單元的時(shí)鐘誤差相應(yīng)。具有跟蹤功能的用于檢測(cè)時(shí)鐘誤差的裝置，減少了普通抖動(dòng)量和依據(jù)信噪比的時(shí)鐘誤差分散值。
文檔編號(hào)H03D13/00GK1396710SQ0212822
公開(kāi)日2003年2月12日 申請(qǐng)日期2002年7月9日 優(yōu)先權(quán)日2001年7月9日
發(fā)明者李載旭, 高碩晙, 金判洙, 崔炯辰 申請(qǐng)人:三星電子株式會(huì)社